DE112015005566T5

DE112015005566T5 - Gekapseltes Schaltungsmodul und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112015005566T5
Application number: DE112015005566.5T
Authority: DE
Inventors: Satoru Miwa
Original assignee: Meiko Electronics Co Ltd
Current assignee: Meiko Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-09-07
Also published as: WO2016092893A1; US20170354039A1; WO2016092695A1; CN107006139A; JPWO2016092893A1; US10271432B2; JP6121637B2; TWI699159B; TW201640997A; CN107006139B

Abstract

Reduzierung des wechselseitigen Einflusses, wenn ein einzelnes gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten aufweist, die durch ihre elektromagnetischen Wellen wechselseitig beeinflusst werden.
Ein gekapseltes Schaltungsmodul (M) hat ein Substrat (100), auf welchem eine Anzahl elektronische Komponenten (200) montiert ist. Eine elektronische Komponente (200A) ist ein Hochfrequenzoszillator. Eine Metallseitenwand (320) eines Abtrennelements ist auf dem Substrat (100) vorgesehen. Eine Oberfläche des Substrats (100) ist zusammen mit den elektronischen Komponenten (200) und der Seitenwand (320) mit einem ersten Harz (400) vollkommen bedeckt. Das erste Harz (400) wird mit einer Metallabschirmschicht (600) zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen bedeckt. Die elektronische Komponente (200A) ist von der Seitenwand (320) und der Abschirmschicht (600) umgeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gekapselte Schaltungsmodule.
STAND DER TECHNIK
Gekapselte Schaltungsmodule sind bekannt.
Gekapselte Schaltungsmodule umfassen ein Substrat mit einer Verdrahtung (wie etwa einer Leiterplatte), elektronische Komponenten, die so montiert sind, dass sie mit der Verdrahtung des Substrats elektrisch verbunden sind, und ein Harz, das das Substrat zusammen mit den elektronischen Komponenten bedeckt. Durch Bedecken der elektronischen Komponenten mit dem Harz können gekapselte Schaltungsmodul einen Schutz für elektronische Komponenten und einen Schutz elektrischer Kontakte zwischen den elektronischen Komponenten und der Verdrahtung des Substrats vorsehen.
Gekapselte Schaltungsmodule umfassen elektronische Komponenten wie oben beschrieben. Einige elektronische Komponenten sind anfällig für elektromagnetische Wellen. Andere elektronische Komponenten emittieren elektromagnetische Wellen.
In vielen Situationen, in denen ein gekapseltes Schaltungsmodul tatsächlich genutzt wird, ist das gekapselte Schaltungsmodul mit anderen elektronischen Komponenten kombiniert. Solche anderen elektronischen Komponenten können in einem anderen gekapselten Schaltungsmodul enthalten sein oder nicht. Außerdem sind manch andere elektronische Komponenten anfällig für elektromagnetische Wellen, und andere emittieren elektromagnetische Wellen.
Wenn das gekapselte Schaltungsmodul tatsächlich genutzt wird, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von anderen elektronischen Komponenten außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls emittiert werden, auf die in dem gekapselten Schaltungsmodul enthaltenen elektronischen Komponenten zu reduzieren. Es kann in anderen Fällen auch erwünscht sein, den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der (den) elektronischen Komponente(n) emittiert werden, die in dem gekapselten Schaltungsmodul enthalten ist (sind), auf andere elektronische Komponente(n) außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls zu reduzieren.
Unter solch einem Gesichtspunkt wird für Schaltungsmodule, die nicht mit einem Harz gekapselt worden sind, eine Technik zum Umgeben des gesamten Schaltungsmoduls mit einer Metallabschirmung gegen elektromagnetische Wellen praktisch genutzt.
Eine beispielhafte Metallabschirmung ist ein aus einer dünnen Metallplatte geschaffener Kasten mit einer offenen Seite. Wenn ein Kasten verwendet wird, ist das Schaltungsmodul gewöhnlich nicht mit einem Harz gekapselt. Der Kasten wird am Substrat angebracht, wobei der die Öffnung des Kastens definierende Rand mit dem Substrat in Kontakt steht, um die elektronischen Komponenten zu umschließen und dadurch die elektronischen Komponenten abzuschirmen.
Für gekapselte Schaltungsmodule wurde eine andere Technik vorgeschlagen, in welcher eine Metallabschirmschicht auf der Oberfläche des zur Kapselung genutzten Harzes gebildet wird, indem eine ein Metallpulver enthaltende Paste auf die Oberfläche des Harzes aufgebracht oder solch eine Oberfläche mit einem Metall unter Verwendung eines Trocken- oder Nassprozesses beschichtet wird. Der Prozess zum Aufbringen einer Paste und ein Sputterprozess, welcher eine Art einer trockenen Metallbeschichtung ist, wurden praktisch verwendet.
Techniken, die einen Kasten wie oben beschrieben nutzen, oder Techniken zum Bilden einer Abschirmschicht durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste auf eine oder Metallbeschichten einer Oberfläche eines Harzes, dienen dazu, zu verhindern, dass die innerhalb und außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls gelegenen elektronischen Komponenten durch elektromagnetische Wellen einander beeinträchtigen.
In einigen Fällen weist jedoch ein einzelnes gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten auf, die sich durch elektromagnetische Wellen wechselseitig beeinflussen. Falls zum Beispiel ein gekapseltes Schaltungsmodul zwei oder mehr elektronische Komponenten aufweist und eine von ihnen ein Hochfrequenzoszillator ist, werden starke elektromagnetische Wellen von der elektronischen Komponente emittiert, welche ein Hochfrequenzoszillator ist. In solch einem Fall ist es, falls eine andere elektronische Komponente im gekapselten Schaltungsmodul um die elektronische Komponente, welche ein Hochfrequenzoszillator ist, die Komponente ist, deren normale Funktion durch die starken elektromagnetischen Wellen nachteilig beeinflusst wird, notwendig, diese andere elektronische Komponente vor den elektromagnetischen Wellen zu schützen, die von der elektronischen Komponente emittiert werden, welche ein Hochfrequenzoszillator ist. Die Techniken, die einen Kasten wie oben beschrieben nutzen, oder Techniken zum Ausbilden einer Abschirmschicht durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste auf eine oder Metallbeschichten einer Oberfläche eines Harzes sind nur darauf gerichtet, eine Wand auszubilden, um elektromagnetische Wellen außerhalb des Schaltungsmoduls oder des gekapselten Schaltungsmoduls abzuschirmen. Falls ein einzelnes gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten aufweist, die sich durch elektromagnetische Wellen wechselseitig beeinflussen, wirkt die Wand nicht dahingehend, einen derartigen wechselseitigen Einfluss zu reduzieren.
Wenn ein einzelnes gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten aufweist, die sich durch elektromagnetische Wellen wechselseitig beeinflussen, wurden als Techniken, um einen derartigen wechselseitigen Einfluss durch die elektromagnetische Wellen zu reduzieren, Techniken zum Vorsehen eines Abtrennelements verwendet, das aus einem Metall besteht, das elektromagnetische Wellen in dem gekapselten Schaltungsmodul abschirmen kann. Das Abtrennelement weist eine vom Substrat aufwärts verlaufende Wand und in einigen Fällen ein mit der Wand verbundenes Dach auf. Seitenränder der Wand (der Ausdruck "Seitenränder" wie hierin verwendet bezieht sich auf beide Enden der Wand in der Richtung parallel zum Substrat) stehen typischerweise in Kontakt mit der Seitenoberfläche des Harzes, das die elektronischen Komponenten des gekapselten Schaltungsmoduls bedeckt, und das obere Ende oder das Dach der Wand steht typischerweise in Kontakt mit der Oberfläche des Harzes, das die elektronischen Komponenten des gekapselten Schaltungsmoduls bedeckt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Das gekapselte Schaltungsmodul mit dem Abtrennelement wie oben beschrieben ist insofern nützlich, als es möglich ist, die wechselseitige Beeinflussung durch elektromagnetische Wellen zu reduzieren, falls ein gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten aufweist, die sich durch elektromagnetische Wellen wechselseitig beeinflussen.
Selbst derartige gekapselte Schaltungsmodule lassen jedoch Raum für eine Verbesserung.
In gekapselten Schaltungsmodulen, in welchen das obere Ende der Wand des Abtrennelements mit der oberen Oberfläche des die elektronische Komponente bedeckenden Harzes in Kontakt steht, könnte aufgrund der Differenz im Expansionskoeffizienten zwischen dem Harz und dem Abtrennelement in dem hergestellten gekapselten Schaltungsmodul das Harz möglicherweise von der Wand zwischen dem Harz und dem oberen Ende der Wand des Abtrennelements getrennt werden. Wenn das gekapselte Schaltungsmodul genutzt wird, erzeugen darin enthaltene elektronische Schaltungen Wärme, so dass die Möglichkeit der Trennung des Harzes von der Wand nicht so klein ist, um vernachlässigbar zu sein.
Wenn sich das Harz von der Wand des Abtrennelements trennt, tritt ein sogenanntes Baugruppen- bzw. Package-Cracking auf. Dies könnte möglicherweise eine Trennung bzw. Unterbrechung der Schaltung aufgrund einer Rissbildung der Package, die von dort aus beginnt, oder eine Fehlfunktion der Schaltung aufgrund einer Feuchtigkeitsabsorption oder dergleichen zur Folge haben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Technik zu schaffen, mit welcher in einem gekapselten Schaltungsmodul mit einem Abtrennelement eine Trennung eines Harzes von der Wand des Abtrennelements verhindert werden kann.
Lösung des Problems
Um das oben erwähnte Problem zu lösen, schlägt der vorliegende Erfinder die folgenden Erfindungen vor.
Die vorliegende Erfindung ist ein gekapseltes Schaltungsmodul, umfassend: ein Substrat mit einer Erdungselektrode; zumindest zwei elektronische Komponenten, die auf einer Oberfläche des Substrats montiert sind, wobei zumindest eine der elektronischen Komponenten eine bestimmte elektronische Komponente ist, die vor elektromagnetischen Wellen von der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abgeschirmt werden sollte; eine erste Harzschicht, die ein erstes Harz aufweist, wobei die erste Harzschicht die Oberfläche des Substrats zusammen mit den elektronischen Komponenten bedeckt; eine Abschirmschicht, die gebildet wird, indem eine Oberfläche (obere Oberfläche) der ersten Harzschicht, eine Seitenoberfläche der ersten Harzschicht und eine Seitenoberfläche des Substrats bedeckt werden, wobei die Abschirmschicht mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist; und ein Abtrennelement, das eine Wand aufweist, die zwischen der bestimmten elektronischen Komponente und der (den) übrigen elektronischen Komponente(n) gelegen ist, wobei das Abtrennelement elektromagnetische Wellen abschirmen kann.
Das Abtrennelement weist eine Wand auf, die vom Substrat ausgeht und die Oberfläche der ersten Harzschicht nicht erreicht, wobei eine Distanz zwischen einem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht besteht.
Das gekapselte Schaltungsmodul ist auf einer Oberfläche des Substrats zusammen mit der (den) elektronischen Komponente(n) mit dem ersten Harz bedeckt. Das erste Harz entspricht einem Harz im Stand der Technik.
Das gekapselte Schaltungsmodul weist die Abschirmschicht auf. Die Abschirmschicht ist Abschirmschichten im Stand der Technik ähnlich und besteht aus einem Metall, das elektromagnetische Wellen abschneidet. Diese Abschirmschicht macht es möglich, den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der (den) elektronischen Komponente(n) außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls emittiert werden, auf die elektronische(n) Komponente(n) innerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls und den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der (den) elektronische(n) Komponente(n) innerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls emittiert werden, auf die elektronische Komponente(n) außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls zu reduzieren.
In diesem gekapselten Schaltungsmodul ist zumindest eine der elektronischen Komponenten eine bestimmte elektronische Komponente, die vor elektromagnetischen Wellen von der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abgeschirmt werden sollte. Die bestimmte elektronische Komponente ist entweder eine elektronische Komponente, die starke elektromagnetische Wellen emittiert (z.B. wenn die bestimmte elektronische Komponente ein Oszillator ist, emittiert sie starke elektromagnetische Wellen) und daher ist es wahrscheinlich, dass eine andere elektronische Komponente(n) durch die elektromagnetischen Wellen beeinträchtigt wird (werden), die von der bestimmten elektronischen Komponente emittiert werden, oder eine elektronische Komponente, die für elektromagnetische Wellen anfällig ist, die von einer anderen elektronischen Komponente emittiert werden. Das gekapselte Schaltungsmodul gemäß der vorliegenden Anmeldung weist in der ersten Harzschicht ein Abtrennelement mit einer Wand auf, die elektromagnetische Wellen zwischen einer solchen bestimmten elektronischen Komponente und der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abschirmen kann. Dies macht es möglich, elektromagnetische Wellen zwischen der bestimmten elektronischen Komponente und der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abzuschirmen. Folglich ist es möglich, eine wechselseitige Beeinflussung elektromagnetischer Wellen zu reduzieren, falls ein einzelnes gekapseltes Schaltungsmodul elektronische Komponenten aufweist, die elektromagnetische Wellen emittieren, die ihre Umgebungen beeinträchtigen.
Das Abtrennelement weist die Wand auf, die vom Substrat ausgeht und die Oberflächen der ersten Harzschicht nicht erreicht, und es besteht eine Distanz zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht. Die Distanz trägt dazu bei, zu verhindern, dass die erste Harzschicht des hergestellten gekapselten Schaltungsmoduls aufgrund einer Differenz im thermischen Expansionskoeffizienten des Abtrennelements und der ersten Harzschicht vom Abtrennelement getrennt wird. Konkreter hebt die erste Harzschicht, die zwischen dem oberen Ende der Wand des Abtrennelements und der Oberfläche der ersten Harzschicht vorhanden ist, den Unterschied in einer Expansion zwischen der ersten Harzschicht und der Wand des Abtrennelements aufgrund des Unterschieds im thermischen Expansionskoeffizienten zwischen der ersten Harzschicht und dem Abtrennelement auf.
Dementsprechend ist es in diesem gekapselten Schaltungsmodul möglich, zu verhindern, dass die erste Harzschicht von der Wand des Abtrennelements getrennt wird, wenn das gekapselte Schaltungsmodul genutzt wird.
Das Abtrennelement der vorliegenden Anmeldung weist eine Wand wie oben beschrieben auf. Das Abtrennelement kann jede beliebige Form und Größe aufweisen, solange eine Distanz zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht besteht.
Beispielsweise kann die Distanz zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht 120 µm oder weniger betragen. Eine größere Distanz als diejenige zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht vergrößert nur die erste Harzschicht, die das Substrat bedeckt, und hat keine Bedeutung. Eine Distanz von mehr als 120 µm zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht könnte möglicherweise einen Abschirmeffekt der Wand des Abtrennelements gegen elektromagnetische Wellen verschlechtern. Die Distanz von bis zu 120 µm reicht aus, um einen Effekt zu erzielen, zu verhindern, dass die erste Harzschicht von der Wand des Abtrennelements getrennt wird. Eine Distanz von 80 µm zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht reicht aus, um diesen Effekt zu liefern, so dass es vorzuziehen ist, dass die Distanz zwischen einem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht zwischen 80 µm und 120 µm liegt.
Die obere Oberfläche der Wand und die Oberfläche der ersten Harzschicht können parallel zueinander sein. In diesem Fall ist es aus ähnlichen Gründen wie jenen, die oben beschrieben wurden, vorzuziehen, dass eine Distanz zwischen der oberen Oberfläche der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht 120 µm oder weniger beträgt. Es ist aus ähnlichen Gründen wie jenen, die oben beschrieben wurden, eher vorzuziehen, dass die Distanz zwischen 80 µm und 120 µm liegt.
Das Abtrennelement kann ein Dach aufweisen, das mit dem oberen Ende der Wand verbunden ist, wobei das Dach im Wesentlichen parallel zum Substrat ist, und zwischen dem Dach und der Oberfläche der ersten Harzschicht kann eine Distanz bestehen. Wenn das Abtrennelement ein Dach hat, kann ein Effekt einer Abschirmung elektromagnetischer Wellen auch in der Richtung senkrecht zum Substrat erzielt werden. Der Grund, warum es vorzuziehen ist, dass das Dach des Abtrennelements von der Oberfläche der ersten Harzschicht entfernt ist, ist ähnlich dem Grund, warum die obere Oberfläche der Wand von der Oberfläche der ersten Harzschicht entfernt sein sollte. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm aus ähnlichen Gründen wie jenen, die in Bezug auf die Distanz zwischen der oberen Oberfläche der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht beschrieben wurden. Es ist möglich, dass das Dach und die Oberfläche der ersten Harzschicht zueinander parallel sind. In solch einem Fall beträgt die Distanz zwischen ihnen vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm.
Zwischen dem Seitenrand der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht kann eine Distanz bestehen. Der Seitenrand der Wand kann auch mit der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht in Kontakt stehen. Der letztgenannte Fall kann jedoch eine Trennung der ersten Harzschicht von der Wand des Abtrennelements aufgrund des Unterschieds im Expansionskoeffizienten zwischen dem ersten Harz und dem Abtrennelement an einer Seitenfläche der ersten Harzschicht hervorrufen. Falls solch eine Situation eintritt, kann zusätzlich zu dem oben erwähnten Nachteil, der durch sogenanntes Package-Cracking verursacht wird, in einen Fall, in dem die Wand des Abtrennelements an das Substrat gelötet ist, der gelötete Bereich freigelegt werden. Als Folge könnte eine Leckage des Lots beim Montieren des gekapselten Schaltungsmoduls an ein anderes Substrat, um das gekapselte Schaltungsmodul zu verwenden, auftreten. Die Distanz zwischen dem Seitenrand der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht kann dazu beitragen, das Auftreten solch eines Nachteils zu unterdrücken. Die Distanz zwischen dem Seitenrand der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm aus ähnlichen Gründen wie jenen, die in Bezug auf die Distanz zwischen der oberen Oberfläche der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht beschrieben wurden. Der Seitenrand der Wand kann zur Seitenoberfläche der ersten Harzschicht parallel sein. Die Distanz zwischen dem Seitenrand der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm wie in den oben erwähnten Fällen. Wenn die Wand parallel zur Seitenoberfläche der ersten Harzschicht ist, beträgt die Distanz zwischen der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm.
Wie oben beschrieben wurde, soll das Abtrennelement elektromagnetische Wellen abschirmen. Im Allgemeinen besteht das Abtrennelement zum Beispiel aus einer Platte eines Metalls, das dies erreichen kann. Falls das Abtrennelement elektromagnetische Wellen abschirmen soll, sollte das Abtrennelement während der Nutzung des gekapselten Schaltungsmoduls geerdet sein. Das Abtrennelement kann beispielsweise mit der Erdungselektrode des Substrats elektrisch verbunden sein. Da die Erdungselektrode normalerweise während der Nutzung des gekapselten Schaltungsmoduls geerdet ist, hat die elektrische Verbindung zwischen ihr und dem Abtrennelement eine Erdung des Abtrennelements während der Nutzung des gekapselten Schaltungsmoduls zur Folge.
Das Abtrennelement kann mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden sein, indem es mit der Erdungselektrode in direktem Kontakt steht, oder kann mit der Erdungselektrode über ein anderes Element, das mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist, indirekt elektrisch verbunden sein. Beispielsweise kann das Abtrennelement mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden werden, indem die Erdungselektrode und das untere Ende der Wand direkt kontaktiert werden.
Überdies kann die Wand des Abtrennelements ein Loch aufweisen, um eine Verbindung zwischen der Wand und der auf beiden Seiten der Wand vorhandenen ersten Harzschicht zu stärken. Die erste Harzschicht kann gebildet werden, indem das erste Harz, bevor es gehärtet wird, vergossen und das erste Harz gehärtet wird. Indem ein Loch in der Wand des Abtrennelements vorgesehen wird, um zu ermöglichen, dass das erste Harz, bevor es gehärtet wird, in das Innere (d.h., die Seite, die näher zu der bestimmten elektronischen Komponente liegt) des Abtrennelements fließt, ist es möglich, die gegenseitige Verbindung zwischen dem Abtrennelement und der ersten Harzschicht zu verstärken, nachdem das erste Harz als die erste Harzschicht gehärtet ist.
Eine der elektronischen Komponenten, die in dem gekapselten Schaltungsmodul der vorliegenden Erfindung enthalten sind, kann eine Kommunikationsvorrichtung sein, die eine Drahtloskommunikation durchführt. Die Kommunikationsvorrichtung kann entweder eine eines Senders und eines Empfängers oder beides sein.
Wenn eine der elektronischen Komponenten eine Kommunikationsvorrichtung ist, kann die Abschirmschicht des gekapselten Schaltungsmoduls der vorliegenden Erfindung eine darin ausgebildete Öffnung aufweisen. Die Öffnung ist in einem vorbestimmten Bereich der Abschirmschicht, die die Oberfläche der ersten Harzschicht bedeckt, konkreter an einer geeigneten Stelle gebildet, so dass die Kommunikationsvorrichtung eine Drahtloskommunikation über die Öffnung durchführen kann, mit einer Größe, die zweckmäßig ist, um dies zu erreichen.
Die Öffnung kann in einem vorbestimmten Bereich vorgesehen sein, der in einer Draufsicht des Substrats eine Stelle entsprechend einem Teil der Kommunikationsvorrichtung enthält, in einem Bereich der Abschirmschicht, die die Oberfläche der ersten Harzschicht bedeckt. Dies macht es möglich, die Größe der Öffnung zu reduzieren, die erforderlich ist, damit die Kommunikationsvorrichtung eine Drahtloskommunikation durchführt. Dies bedeutet, dass ein Bereich, in welchem die Funktion einer Abschirmung elektromagnetischer Wellen, die die Abschirmschicht normalerweise durchführen sollte, beeinträchtigt ist, reduziert werden kann.
In diesem Fall ist die Öffnung nicht notwendigerweise an einer Stelle ausgebildet, die in einer Draufsicht des Substrats der gesamten Kommunikationsvorrichtung entspricht. Stattdessen kann ein Bereich der Öffnung an einer Stelle vorliegen, wo in einer Draufsicht des Substrats keine Kommunikationsvorrichtung vorhanden ist (das heißt, die Öffnung kann außerhalb der Stelle liegen, wo die Kommunikationsvorrichtung vorhanden ist).
Die Abschirmschicht (oder deren erste und zweite Metallabdeckschicht, die später beschrieben werden) wird durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste oder durch Metallbeschichten gebildet. Das Metallbeschichten kann entweder ein Nassbeschichten oder ein Trockenbeschichten sein. Beispiele des Nassbeschichtens umfassen ein elektrolytisches Beschichten und stromloses Beschichten. Beispiele des Trockenbeschichtens umfassen eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Beispiele der Erstgenannten schließen ein Sputtern und eine Vakuumdampfabscheidung ein, und Beispiele der Letztgenannten umfassen thermische CVD und Foto-CVD. Von diesen ist unter Berücksichtigung der Kosten Nassbeschichten am vorteilhaftesten. Außerdem ist die Restspannung in der Metallüberzugsschicht (Abschirmschicht), die durch Nassbeschichten gebildet wird, niedriger als die Restspannung in durch ein anderes Verfahren geschaffenen Abschirmschichten, so dass das Nassbeschichten für eine Anwendung auf die vorliegende Erfindung geeignet ist. Überdies reicht die Dicke der Abschirmschicht, die durch PVD oder CVD erhalten wird, was eine Technik einer Dünnschichtbildung ist, von der Größenordnung von Nanometern bis mehrere Mikrometer, wohingegen das Nassbeschichten einen dickeren Film liefern kann, der von mehreren Mikrometern bis mehrere zehn Mikrometer reicht. Betrachtet man den Abschirmeffekt gegen elektromagnetische Wellen, ist es vorzuziehen, dass die Abschirmschicht eine Dicke von mindestens mehreren Mikrometern aufweist, so dass das Nassbeschichten mit der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht ebenso kompatibel ist. Obgleich ein Nassbeschichten ein elektrolytisches Beschichten und stromloses Beschichten einschließt, ist es unter Berücksichtigung möglicher Schädigungen der elektronischen Komponenten in den gekapselten Schaltungsmodulen vorzuziehen, statt der elektrolytischen Beschichtung, die einen Fluss elektrischen Stroms erfordert, eine stromlose Beschichtung zu nutzen, die keinen Fluss elektrischen Stroms durch Oberflächen der zu prozessierenden gekapselten Schaltungsmodule erfordert.
Die Abschirmschicht der vorliegenden Erfindung ist mit der Erdungselektrode des Substrats elektrisch verbunden. Die Abschirmschicht kann entweder mit der Erdungselektrode in direktem Kontakt oder mit der Erdungselektrode über ein anderes elektrisch leitfähiges Metall in indirektem Kontakt stehen, solange sie mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist. Beispielsweise kann die Erdungselektrode in einer vorbestimmten Tiefe im Substrat eingebettet sein. In solchen Fällen werden das erste Harz und das Substrat in einer vorbestimmten Breite über die Grenzen zwischen den Abschnitten in dem Einschneidschritt, der später beschrieben wird, bis zu der Tiefe entfernt, die die Erdungselektrode im Substrat erreicht, was den Rand der Erdungselektrode auf dem Umfang jedes Abschnitts freilegt. In diesem Zustand steht durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste oder Durchführen einer Metallbeschichtung die Abschirmschicht direkt in Kontakt mit dem freigelegten Rand der Erdungselektrode. Alternativ dazu kann die Abschirmschicht unter Verwendung eines geeigneten Metallelements mit der Erdungselektrode indirekt elektrisch verbunden sein.
Die Abschirmschicht kann eine einzige Schicht sein, oder sie kann zwei oder mehr Schichten aufweisen. Das die jeweiligen Schichten bildende Metall kann das gleiche sein, kann aber verschieden sein.
In der vorliegenden Erfindung kann die Abschirmschicht als eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht umfassend ausgebildet sein, wobei die erste Metallschicht ein erstes Metall mit einer ausgezeichneten Abschirmeigenschaft gegen ein elektrisches Feld enthält und die zweite Metallschicht ein zweites Metall mit einer ausgezeichneten Abschirmeigenschaft gegen ein Magnetfeld enthält.
Falls die Abschirmschicht solche zwei Schichten aufweist, ist es möglich, die elektronische(n) Komponente(n) vor elektromagnetischen Wellen effizienter zu schützen.
Kupfer oder Eisen kann als ein Beispiel des ersten Metalls verwendet werden.
Als ein Beispiel des zweiten Metalls kann Nickel verwendet werden.
Nach außen kann entweder die erste Metallabdeckschicht oder die zweite Metallabdeckschicht freigelegt sein. In jedem Fall werden die oben erwähnten Funktionen nicht beeinträchtigt. Wenn jedoch Kupfer als das erste Metall genutzt wird, ist es in Anbetracht des Erscheinungsbildes besser, nicht die erste Metallabdeckschicht mit Kupfer freizulegen, da Kupfer als Folge einer Oxidation schwarz werden kann.
Der vorliegende Erfinder sieht auch das folgende Verfahren als eine Lösung für das oben erwähnte Problem vor. Das folgende Verfahren ist ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens, um das gekapselte Schaltungsmodul wie oben beschrieben zu erhalten.
Das Herstellungsverfahren ist ein Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule, umfassend: einen Schritt zum Präparieren eines Substrats mit einer Oberfläche, die eine Vielzahl zusammenhängender angenommener Abschnitte aufweist, wobei jeder der Abschnitte zumindest zwei, darauf montierte elektronische Komponenten aufweist, wobei zumindest eine der elektronischen Komponenten eine bestimmte elektronische Komponente ist, die gegen elektromagnetische Wellen von der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abgeschirmt werden sollte; einen Schritt zum Platzieren eines Abtrennelements, das eine zwischen der bestimmten elektronischen Komponente und der (den) anderen elektronischen Komponente(n) gelegene Wand aufweist und elektromagnetische Wellen abschirmt; einen ersten Abdeckschritt, um die Oberfläche des Substrats mit einer Erdungselektrode zusammen den elektronischen Komponenten und dem Abtrennelement mit einem ersten Harz vollkommen zu bedecken und das erste Harz zu härten; einen Einschneidschritt (engl. snicking step), um eine vorbestimmte Breite des ersten Harzes und des Substrats bis zu einer vorbestimmten Tiefe des Substrats zu entfernen, wobei die vorbestimmte Breite eine Grenze zwischen den benachbarten angenommenen Abschnitten einschließt; einen eine Abschirmschicht bildenden Schritt, um eine Metallabschirmschicht auf der Oberfläche des ersten Harzes und Seitenoberflächen des ersten Harzes und des Substrats, die durch den Einschneidschritt freigelegt wurden, durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste oder Metallbeschichten zu bilden, wobei die Abschirmschicht mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist; und einen Zerschneidungsschritt (engl. snipping step), um die Abschnitte durch Schneiden des Substrats entlang den Grenzen zwischen den Abschnitten zu trennen, um eine Vielzahl der gekapselten Schaltungsmodule entsprechend den Abschnitten zu erhalten.
In dem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule, das oben beschrieben wurde, kann ein ein erstes Harz formender Schritt nach dem ersten Abdeckschritt und vor dem eine Abschirmschicht bildenden Schritt durchgeführt werden, um einen Bereich der Oberfläche des gehärteten ersten Harzes abzuschaben, so dass die Oberfläche des gehärteten ersten Harzes parallel zur Oberfläche des Substrats wird, ohne das Abtrennelement auf der Oberfläche des ersten Harzes freizulegen.
Indem man die erste Harzschicht so bildet, dass die erste Harzschicht dicker als die Höhe des darin eingebetteten Abtrennelements ist, und die erste Harzschicht abschabt, ist es möglich, eine Distanz zwischen der oberen Oberfläche der Wand des Abtrennelements oder der oberen Oberfläche des Dachs und der Oberfläche der ersten Harzschicht beizubehalten und die Länge der Distanz geeignet zu steuern. Wenn das erste Harz auf das Substrat aufgebracht wird, kann die Dicke der ersten Harzschicht, die über der oberen Oberfläche der Wand des Abtrennelements oder der oberen Oberfläche des Dachs vorhanden ist, in einem gewissen Maße gesteuert werden; aber die Genauigkeit dieser Steuerung ist nicht hoch. Es ist schwierig, die Dicke der ersten Harzschicht über den oben erwähnten Stellen auf eine Dicke von weniger als 500 µm zu reduzieren. In dem ein erstes Harz formenden Schritt wird die Dicke des ersten Harzes auf der höchsten elektronischen Komponente durch beispielsweise mechanisches Schneiden gesteuert, dessen Genauigkeit im Allgemeinen etwa ±100 µm betragen kann. Dementsprechend kann die Länge der Distanz geeignet gesteuert werden. Konkret kann die Distanz wie oben beschrieben sein. Die Distanz kann konkret vorzugsweise 120 µm oder weniger betragen oder eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm liegen.
Das Abtrennelement hat eine Wand und möglicherweise eine Wand und ein Dach. Die bevorzugte Anforderung an die Distanz zwischen der Wand des Abtrennelements und der Seitenoberfläche des gekapselten Schaltungsmoduls oder zwischen dem Dach und der oberen Oberfläche des gekapselten Schaltungsmoduls, das unter Verwendung dieses Verfahrens zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule hergestellt wird, ist wie oben beschrieben. Sie wird vorzugsweise so ausgebildet, dass sie die Anforderung in diesem gekapselten Schaltungsmodul erfüllt.
Im Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule gemäß der vorliegenden Anmeldung kann ein einen Füllstoff enthaltendes Harz als das erste Harz verwendet werden, ist aber nicht darauf beschränkt. In diesem Fall umfasst dieses Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule einen zweiten Abdeckschritt, um die Oberfläche des ersten Harzes, das das Substrat bedeckt, mit einem zweiten Harz zu bedecken, das keinen Füllstoff enthält, und das zweite Harz zu härten, und der eine Abschirmschicht bildende Schritt kann dazu dienen, eine Abschirmschicht auf einer Oberfläche des zweiten Harzes und Seitenflächen des ersten Harzes und des Substrats, die durch den Einschneidschritt freigelegt wurden, durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste oder Metallbeschichten zu bilden, wobei die Abschirmschicht mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist.
Das erste Harz in der vorliegenden Erfindung entspricht dem Harz, das in den im Stand der Technik beschriebenen gekapselten Schaltungsmodulen enthalten ist. Füllstoffe können im ersten Harz eingebaut sein. Der Füllstoff liegt in der Form von Granulaten vor. Da der Füllstoff aus einem Material mit einem linearen Expansionskoeffizienten besteht, der von demjenigen des Harzes des ersten Harzes verschieden ist, und dabei dazu dient, die thermische Expansion und Kontraktion der gekapselten Schaltungsmodule zu unterdrücken, wird er außerdem gegenwärtig oft für die gekapselten Schaltungsmodule verwendet.
Auf der anderen Seite kann, wenn eine Abschirmschicht gebildet wird, indem eine ein Metallpulver enthaltende Paste auf die Oberfläche des ersten Harzes aufgebracht wird, in welchem ein Füllstoff eingebaut ist, oder solch eine Oberfläche mit einem Metall beschichtet wird, sich die Abschirmschicht lösen. Der Füllstoff, der auf der Oberfläche des ersten Harzes vorhanden ist und vom ersten Harz ungeschützt bzw. freigelegt ist, kann sich leicht aus dem ersten Harz lösen. Dieses Lösen des Füllstoffs aus dem ersten Harz, falls überhaupt, hat ein Lösen der abschirmenden Schicht zur Folge.
Das zweite Harz verhindert solch ein Lösen der Abschirmschicht. Das zweite Harz bedeckt die Oberfläche des ersten Harzes. Die Abschirmschicht wird auf der Oberfläche des zweiten Harzes und den Seitenoberflächen des Harzes und des Substrats ausgebildet, die durch ein Einschneidschritt freigelegt wurden, der vor dem Zerschneiden für eine Vereinzelung durchgeführt wird. Das zweite Harz enthält wie oben beschrieben keinen Füllstoff. Die so geschaffene Abschirmschicht weist kein Problem eines Lösens auf, welches andernfalls wegen Lösens des Füllstoffs auftreten kann. Auch in diesem Fall bedeckt der Bereich der Abschirmschicht, der die Seitenoberfläche des ersten Harzes bedeckt, das erste Harz ohne das dazwischen angeordnete zweite Harz. Der vorliegende Erfinder hat jedoch festgestellt, dass die Seitenoberfläche des ersten Harzes als Folge des in einem gewöhnlichen Verfahren durchgeführten Einschneidschritts geeignet aufgeraut ist und dass die Abschirmschicht an dem ersten Harz gut haftet und folglich weniger wahrscheinlich getrennt wird.
Wenn zum Ausbilden der Abschirmschicht das Nassbeschichten genutzt wird, ist es eher wahrscheinlich, dass aufgrund des Lösens des Füllstoffs sich die Abschirmschicht löst, falls keine Schicht des zweiten Harzes vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung ist auch insofern nützlich, als das Nassbeschichten in dem Prozess zum Ausbilden der Abschirmschicht beim Herstellen der gekapselten Schaltungsmodule ausgewählt werden kann.
Wenn der ein erstes Harz formende Schritt durchgeführt wird, kann der im gehärteten ersten Harz vorhandene Füllstoff sich leichter lösen. Indem jedoch danach der zweite Abdeckschicht durchgeführt wird, um die Oberfläche des ersten Harzes mit dem zweiten Harz zu bedecken, kann das Lösen der Abschirmschicht aufgrund des Lösens des Füllstoffs unterdrückt werden.
Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht in dem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule gemäß der vorliegenden Anmeldung das zweite Harz eine Unterdrückung des Lösens der Abschirmschicht vom ersten Harz. Wenn jedoch das zweite Harz verwendet wird, löst sich, da die Abschirmschicht auf dem ersten Harz mit dem dazwischen angeordneten zweiten Harz ausgebildet ist, dementsprechend die Abschirmschicht, wenn sich das zweite Harz vom ersten Harz löst.
Um zu verhindern, dass sich das zweite Harz vom ersten Harz löst, ist eine Haftung des zweiten Harzes am ersten Harz wichtig. Diese Haftung wird durch einen Ankereffekt, eine intermolekulare Kraft und eine gewisse kovalente Bindung zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz erreicht.
Um die Haftung des zweiten Harzes am ersten Harz zu verbessern, nutzt man einfach eine gleiche Art von Harz wie dasjenige, das als eine Hauptharzkomponente im ersten Harz enthalten ist, als das zweite Harz. In der vorliegenden Anmeldung meint der Ausdruck "Hauptharz" das Harz des ersten Harzes, falls ein einziges Harz das erste Harz bildet, und meint ein im höchsten Anteil enthaltenen Harz, falls verschiedene Arten von Harzen das erste Harz bilden.
Wenn das im ersten Harz als die Hauptharzkomponente enthaltene Harz ein Epoxidharz ist, kann das zweite Harz ein Epoxidharz sein. Damit wird die Haftung zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz groß genug, um zweckmäßig zu sein.
Wie oben beschrieben wurde, bedeckt das zweite Harz zumindest den Bereich des ersten Harzes auf einer Seite, welche mit der Abschirmschicht bedeckt ist. Es ist besser, dass die Dicke des zweiten Harzes in solch einem Maße dünn genug ist, dass beispielsweise das Lösen des Füllstoffs aus dem ersten Harz verhindert werden kann, indem der auf dem ersten Harz freigelegte Füllstoff bedeckt wird, und die Stärke des zweiten Harzes beibehalten werden kann. Das Abdünnen der Schicht des zweiten Harzes ist in dem Fall vorteilhaft, in dem die Abschirmschicht durch Metallbeschichten gebildet wird, da das Aufrauen im nachfolgenden Prozess einfach ist. Beispielsweise ist es vorzuziehen, dass die Schicht des zweiten Harzes auf solch ein Maß abgedünnt wird, dass die unebene Oberfläche des ersten Harzes nicht eingeebnet wird.
Im ersten Abdeckschritt kann eine gesamte Abdeckung einer Oberfläche des Substrats zusammen mit den elektronischen Komponenten unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens mit dem ersten Harz, das den Füllstoff enthält, erreicht werden. Beispielsweise kann für solch einen Zweck Vakuumdrucken genutzt werden.
Durch Nutzen eines Vakuumdruckens ist es möglich, zu verhindern, dass etwaige feine Hohlräume in das gehärtete erste Harz eingebaut werden, und elektronische Komponenten mit verschiedenen Formen mit dem ersten Harz ohne jegliche Zwischenräume zu bedecken.
Trotz dieses Vorteils werden, wenn Vakuumdrucken in dem ersten Abdeckschritt genutzt wird, Unregelmäßigkeiten aufgrund der Differenz in der Höhe der elektronischen Komponenten auf einer Harzschicht unvermeidlich auftreten, die auf den an dem Substrat angebrachten Komponenten vorhanden ist, falls die Schicht dünn ist. Um dies zu vermeiden, ist es, wenn Vakuumdrucken genutzt wird, notwendig, der Dicke des ersten Harzes auf den elektronischen Komponenten einen Spielraum zu geben, was einen Nachteil zur Folge hat, dass die fertiggestellten gekapselten Schaltungsmodule dick werden. Der ein erstes Harz formende Schritt kann dies lösen. Der ein erstes Harz formende Schritt ist mit einem Vakuumdrucken gut kompatibel und kann als eine Technik betrachtet werden, die es ermöglicht, dass das Vakuumdrucken für die Herstellung der gekapselten Schaltungsmodule verwendet wird.
Es ist erforderlich, dass das erste Harz drei Eigenschaften aufweist, d.h. ein Penetrationsvermögen (welches eine Eigenschaft ist, bevor es gehärtet wird), um zu ermöglichen, dass das erste Harz zwischen die elektronischen Komponenten gelangt, eine Haftung an den elektronischen Komponenten sowie dem Substrat und ein Anti-Verzugsmerkmal (was eine Eigenschaft ist, nachdem es gehärtet ist).
Um diese Eigenschaften des ersten Harzes zu erreichen, ist es vorzuziehen, dass das erste Harz die folgenden Charakteristiken aufweist. Falls das erste Harz die folgenden Charakteristiken aufweist, werden die oben erwähnten Anforderungen an die Eigenschaften des ersten Harzes vor und nach einem Härten beide erfüllt.
Die Charakteristiken, die das erste Harz aufweisen sollte, sind, dass es den Füllstoff in einer Menge von 80 Gew.-% oder mehr in Bezug auf das Gesamtgewicht des den Füllstoff enthaltenden ersten Harzes enthält, bevor es gehärtet wird, und einen linearen Expansionskoeffizienten (α1) von 11 ppm/TMA oder niedriger, einen linearen Expansionskoeffizienten (α2) von 25 ppm/TMA oder niedriger und einen Elastizitätsmodul bei 25°C von 15 GPa/DMA oder niedriger, nachdem es gehärtet ist, aufweist.
Von den für das erste Harz geforderten Charakteristiken trägt ein hohes Penetrationsvermögen dazu bei, die Dicke der fertiggestellten gekapselten Schaltungsmodule zu reduzieren. Im Allgemeinen ist ein Zwischenraum zwischen der unteren Seite der elektronischen Komponente und dem Substrat vorhanden. Der Zwischenraum sollte so bestimmt sein, dass er solch eine Größe hat, dass das erste Harz in den Zwischenraum gegossen werden kann. Ein höheres Penetrationsvermögen des ersten Harzes macht es möglich, den Zwischenraum zwischen der unteren Seite der elektronischen Komponente und dem Substrat zu reduzieren. Dies wiederum reduziert die Dicke des gekapselten Schaltungsmoduls. Hat das Harz die oben erwähnten Charakteristiken, kann der Zwischenraum zwischen der unteren Seite der elektronischen Komponente und dem Substrat so reduziert werden, dass er bis zu 30 µm klein ist (im Allgemeinen liegt der Zwischenraum zwischen 150 und 200 µm).
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Ausgestaltung eines Substrats zeigt, das in einem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
1(b) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem elektronische Komponenten auf dem in 1(a) gezeigten Substrat montiert sind.
1(c) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Abtrennelement an dem in 1(b) gezeigten Substrat angebracht ist.
1(d) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem das in 1(c) gezeigte Substrat zusammen mit den Komponenten mit einem ersten Harz bedeckt ist und das erste Harz gehärtet ist.
1(e) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Bereich zeigt, der von dem in 1(d) gezeigten ersten Harz entfernt werden soll.
1(f) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein in 1(e) dargestellter Bereich des ersten Harzes, der entfernt werden sollte, entfernt worden ist.
1(g) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine obere Oberfläche des ersten Harzes, dargestellt in 1(f), mit einem zweiten Harz bedeckt und das zweite Harz gehärtet ist.
1(h) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchen das in 1(g) gezeigte Substrat einem Einschneiden unterzogen bzw. eingeschnitten worden ist.
1(i) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Abschirmschicht an dem in 1(h) gezeigten Substrat vorgesehen ist.
1(j) eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem das in 1(i) gezeigte Substrat einem Zerschneiden unterzogen bzw. zerschnitten worden ist.
2(a) eine perspektivische Ansicht, die eine Ausgestaltung eines Abtrennelements zeigt, das in einem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule einer Ausführungsform verwendet wird.
2(b) eine Draufsicht, eine linke Seitenansicht und eine Vorderansicht, die eine Ausgestaltung eines anderen Abtrennelements zeigen, das in dem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der Ausführungsform verwendet wird.
2(c) eine Draufsicht, eine linke Seitenansicht und eine Vorderansicht, die eine Ausgestaltung eines anderen Abtrennelements zeigen, das in dem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der Ausführungsform verwendet wird.
2(d) eine Draufsicht, eine linke Seitenansicht und eine Vorderansicht, die eine Ausgestaltung eines anderen Abtrennelements zeigen, das in dem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der Ausführungsform verwendet wird.
3 eine Seitenansicht, die ein Prinzip eines Vakuumdruckens zeigt, das im Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der Ausführungsform verwendet wird.
4 eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Ausgestaltung einer Abschirmschicht zeigt, die durch das Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der Ausführungsform erhalten wird.
5 eine seitliche Querschnittsansicht eines gekapselten Schaltungsmoduls, das durch das Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule gemäß der Ausführungsform erhalten wird.
6 eine transparente Draufsicht eines gekapselten Schaltungsmoduls, das durch das Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule gemäß der Ausführungsform erhalten wird.
7 eine perspektivische Ansicht eines Abtrennelements, das in einem Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule einer modifizierten Version genutzt wird.
8 eine seitliche Querschnittsansicht eines gekapselten Schaltungsmodul s, das durch das Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule einer modifizierten Version 1 erhalten wird.
9 eine perspektivische Draufsicht eines gekapselten Schaltungsmoduls, das durch das Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der modifizierten Version 1 erhalten wird.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
In dieser Ausführungsform werden gekapselte Schaltungsmodule unter Verwendung eines in 1(a) gezeigten Substrats 100 hergestellt.
Das Substrat 100 kann ein gewöhnliches Substrat sein, und das Substrat 100 in dieser Ausführungsform ist ebenfalls ein gewöhnliches. Das Substrat 100 weist eine nicht dargestellte Verdrahtung auf. Die Verdrahtung ist mit später beschriebenen elektronischen Komponenten elektrisch verbunden und liefert Strom an die elektronischen Komponenten. Die Verdrahtung ist bekannt oder weitgehend bekannt und dafür ausgelegt, die eben erwähnten Funktionen bereitzustellen. Die Verdrahtung kann auf dem Substrat 100 durch jedes beliebige Mittel vorgesehen sein und kann auf dem Substrat 100 überall vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Verdrahtung durch Drucken auf der Oberfläche des Substrats 100 vorgesehen werden. In diesem Fall wird auf das Substrat 100 allgemein als Leiterplatte verwiesen. Die Verdrahtung kann auch im Innern des Substrats 100 vorhanden sein.
Von oben betrachtet ist die Form des Substrats 100 zum Beispiel ein Rechteck. Die Form des Substrats 100 ist jedoch gewöhnlich so zweckmäßig bestimmt, dass Abfall reduziert wird, wenn eine Vielzahl gekapselter Schaltungsmodule wie später beschrieben gebildet wird.
An geeigneten Stellen des Substrats 100 ist eine Erdungselektrode 110 vorgesehen. In einigen Fällen kann die Erdungselektrode 110 ganz oder teilweise im Substrat 100 vorhanden sein oder kann ganz oder teilweise auf einer Oberfläche des Substrats 100 vorhanden sein. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Erdungselektrode 110 als eine Schicht im Substrat 100 in einer geeigneten Tiefe eingebettet ist. Die Erdungselektroden 110 werden genutzt, um eine später beschriebene Abschirmschicht zu erden, wenn das endgültige gekapselte Schaltungsmodul genutzt wird. Die Erdungselektroden 110 sind dafür ausgelegt, dies zu ermöglichen.
Im Verfahren zum Herstellen gekapselter Schaltungsmodule, das in dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird eine große Anzahl gekapselter Schaltungsmodule aus einem Substrat 100 hergestellt. Das heißt, in dieser Ausführungsform werden mehrere gekapselte Schaltungsmodule aus einem einzigen Substrat 100 erhalten. Das Substrat 100 wird in eine große Anzahl zusammenhängender angenommener Abschnitte 120 geteilt, und jeder Abschnitt 120 entspricht einem einzelnen, hergestellten gekapselten Schaltungsmodul. Die gekapselten Schaltungsmodule, die in Verbindung mit den jeweiligen Abschnitten 120 hergestellt werden, sind nicht notwendigerweise identisch, sind aber gewöhnlich miteinander identisch. In dem Fall, in dem die in Verbindung mit diesen Abschnitten 120 hergestellten gekapselten Schaltungsmodule miteinander identisch sind, weist jeder Abschnitt 120 die gleiche Größe auf, und jeder Abschnitt 120 ist mit einer Verdrahtung und einer Erdungselektrode 110 im gleichen Muster versehen. In dieser Ausführungsform wird, nicht aber darauf beschränkt, angenommen, dass die gekapselten Schaltungsmodule dieser Abschnitte 120 miteinander identisch sind.
Um die gekapselten Schaltungsmodule herzustellen, werden zuerst, wie in 1(b) gezeigt ist, die elektronischen Komponenten 200 an einer Oberfläche (der oberen Oberfläche in 1(b) in dieser Ausführungsform) des Substrats 100 angebracht. Alle elektronischen Komponenten 200 können herkömmliche sein und werden nach Bedarf aus beispielsweise aktiven Vorrichtungen wie etwa Verstärkern integrierter Schaltungen (IC), Oszillatoren, Wellendetektoren, Transceivern bzw. Sender-Empfängern etc. oder passiven Vorrichtungen wie etwa Widerständen, Kondensatoren, Spulen etc. ausgewählt.
Die elektronischen Komponenten 200 werden an die jeweiligen Abschnitte 120 mit ihren (nicht dargestellten) Anschlüssen angebracht, die mit den Verdrahtungen der jeweiligen Abschnitte 120 elektrisch verbunden sind. In dieser Ausführungsform sind, da die identischen gekapselten Schaltungsmodule in Verbindung mit den jeweiligen Abschnitten 120 erhalten werden, auf den jeweiligen Abschnitten 120 identische Sätze der elektronischen Komponenten 200 montiert. Eine bekannte oder weitgehend bekannte Technik kann zum Anbringen der elektronischen Komponenten 200 an jedem Abschnitt 120 genutzt werden, so dass deren detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
Der Zwischenraum zwischen der Unterseite der elektronischen Komponente 200 und dem Substrat 100 kann kleiner als gewöhnlich sein, zum Beispiel in der Größenordnung von 30 µm.
Als Nächstes wird ein Abtrennelement 300 am Substrat 100 angebracht (1(c)). Das Abtrennelement 300 ist ein Element, um eine Abtrennung im gekapselten Schaltungsmodul zu schaffen. Das Abtrennelement 300 soll den Einfluss elektromagnetischer Wellen, die von der (den) elektronische(n) Komponente(n) 200 im gekapselten Schaltungsmodul erzeugt werden, auf die andere(n) Komponente(n) 200 in dem gleichen gekapselten Schaltungsmodul reduzieren. Man beachte, dass das Abtrennelement 300 bei Bedarf verwendet werden kann, wenn die folgenden Umstände vorliegen.
Wenn zum Beispiel in dieser Ausführungsform eine in 1(c) dargestellte elektronische Komponente 200A ein Hochfrequenzoszillator ist, wird von der elektronischen Komponente 200A eine starke elektromagnetische Welle emittiert. In solch einem Fall und in dem Fall, in dem die elektronischen Komponenten 200 um die elektronische Komponente 200A für Rauschen aufgrund starker elektromagnetischer Wellen anfällig sind, was ihre Funktionen beeinträchtigt, ist es notwendig, sie vor den elektromagnetischen Wellen zu schützen, die von der elektronischen Komponente 200A emittiert werden. Alternativ dazu ist es vorstellbar, dass die elektronische Komponente 200A besonders anfällig für elektromagnetische Wellen ist, die von einer anderen elektronischen Komponente(n) 200 emittiert werden. In solch einem Fall sollte die elektronische Komponente 200A vor den elektromagnetischen Wellen geschützt werden, die von einer anderen elektronischen Komponente(n) 200 emittiert werden. In jedem Fall ist es vorzuziehen, elektromagnetische Wellen zwischen der elektronischen Komponente 200A und einer anderen elektronischen Komponente(n) 200 abzuschirmen. Die Abtrennung macht dies möglich.
Das Abtrennelement 300 weist Seitenwände 320 und ein Dach 310 auf. Das Abtrennelement 300 besteht zum Beispiel aus einem Metall mit einer Leitfähigkeit, um so elektromagnetische Wellen abzuschirmen, und besteht konkret aus einer Metallplatte. Es ist mit der Erdungselektrode 110 direkt oder durch ein anderes Element in dem hergestellten gekapselten Schaltungsmodul indirekt elektrisch verbunden. Typischerweise sind die Seitenwände 320 des Abtrennelements so entworfen, dass die durch die Seitenwände 320 des Abtrennelements allein erzielte Abtrennung oder eine Kombination der durch die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 erzielten Abtrennung und der später beschriebenen Abschirmschicht sich um (eine oder mehrere) bestimmte elektronische Komponente(n) 200 erstreckt, wenn das Substrat von oben betrachtet wird.
Obgleich nicht darauf beschränkt, haben die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 in dieser Ausführungsform eine Form wie in 2(a) gezeigt ist. Das Abtrennelement umfasst das Dach 310, welches ein Dreieck, konkreter ein rechtwinkliges Dreieck ist, wenn es von oben betrachtet wird, und die rechtwinkligen Seitenwände 320, die mit den von der Hypotenuse des Dachs 310 verschiedenen zwei Seiten verbunden sind, wobei die einander benachbarten Seiten der Seitenwände 320 miteinander verbunden sind.
Eine Anbringung der Seitenwände 320 des Abtrennelements am Substrat 100 kann in jeder beliebigen Art und Weise durchgeführt werden. Beispielsweise können die Seitenwände 320 des Abtrennelements am Substrat 100 durch eine Verklebung angebracht werden. Falls beispielsweise ein unteres Ende jeder Seitenwand 320 des Abtrennelements mit der Erdungselektrode 110 direkt elektrisch verbunden ist, können die Erdungselektrode 110 und die Seitenwände des Abtrennelements für diesen Zweck ausgelegt sein, und die Erdungselektrode 110 und die Seitenwand 320 des Abtrennelements können unter Verwendung eines bekannten leitfähigen Klebstoffs oder dergleichen aneinander geklebt werden. Zum Beispiel können untere Enden der Seitenwände 320 mit der Erdungselektrode 110 in Kontakt gebracht und elektrisch verbunden werden, welche von der Oberfläche des Substrats 100 von Beginn an freigelegt ist oder welche vom Substrat 100 durch Abschaben der Oberfläche des Substrats 100 freigelegt wird.
Es ist nur erforderlich, dass die Seitenwände 320 des Abtrennelements am Ende der Herstellung mit der Erdungselektrode 110 elektrisch verbunden ist. Mit anderen Worten können die Seitenwände 320 des Abtrennelements mit der Erdungselektrode 110 in direktem Kontakt oder über ein anderes leitfähiges Metall in indirektem Kontakt mit der Erdungselektrode 110 stehen. Falls einer dieser verwirklicht ist, muss der andere natürlich nicht verwirklicht werden.
Andere Beispiele des Abtrennelements 300 sind in 2(b), 2(c) und 2(d) dargestellt. In jeder der 2(b), 2(c) und 2(d) sind eine Draufsicht der Seitenwände 320 des Abtrennelements, dessen linke Seitenansicht auf der linken Seite und dessen Vorderansicht unten veranschaulicht. Das Abtrennelement 300, das in den Figuren dargestellt ist, weist ein Dach 310 und die Seitenwände 320 auf. Das Dach 310 des Abtrennelements 300 des Abtrennelements, dargestellt in 2(b), 2(c) und (2d), weist eine Vielzahl von Dachlöchern 311 auf, die durch das Dach ausgebildet sind. Die Dachlöcher 311 dienen dazu, zu ermöglichen, dass ein erstes Harz 400 in das Innere der Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 fließt, wenn das erste Harz 400 gegossen wird, und dienen dazu, eine Trennung zwischen den Seitenwänden 320 des Abtrennelements und dem ersten Harz 400 zu verhindern, nachdem das Harz gehärtet worden ist. Ferner weist die Seitenwand 320 des Abtrennelements 300, dargestellt in 2(d), eine Vielzahl von Seitenwandlöchern 321 auf, die durch die Seitenwand ausgebildet sind. Die Seitenwandlöcher 321 dienen dazu, eine Trennung zwischen den Seitenwänden 320 des Abtrennelements und dem ersten Harz 400 zu verhindern, nachdem das Harz gehärtet worden ist.
In dieser Ausführungsform sind die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300, das am Substrat 100 angebracht ist, senkrecht zum Substrat 100, und das Dach 310 ist parallel zum Substrat.
Als Nächstes werden die elektronischen Komponenten 200 und, falls nötig, das (die) Abtrennelement(e) 300 an einer Oberfläche des Substrats 100 angebracht, und diese Oberfläche wird zusammen mit den elektronischen Komponenten 200 und dem (den) Abtrennelement(en) 300 vollständig mit dem ersten Harz 400 bedeckt. Das erste Harz 400 wird dann gehärtet (1(d)).
Um die gesamte Oberfläche einer Oberfläche des Substrats 100 mit dem ersten Harz 400 zu bedecken, wird, obgleich ein Verfahren zur Kapselung mittels Harz wie etwa Formen und Vergießen genutzt werden kann, in dieser Ausführungsform Vakuumdrucken genutzt. Mit Vakuumdrucken ist es möglich, zu verhindern, dass etwaige kleine Hohlräume in das für eine Kapselung genutzte erste Harz 400 eingebaut werden, und somit kann ein Prozess zum Entfernen von Hohlräumen aus dem Harz weggelassen werden.
Vakuumdrucken kann unter Verwendung eines bekannten Unterdruck- bzw. Vakuumdruckers durchgeführt werden. Ein Beispiel eines bekannten Vakuumdruckers ist ein System VE500 (Warenzeichen) zur Kapselung mittels Vakuumdruck, das von Toray Engineering Co., Ltd., hergestellt und verkauft wird.
Das Prinzip des Vakuumdruckens wird kurz mit Verweis auf 3 beschrieben. Beim Durchführen des Vakuumdruckens wird das Substrat 100 zwischen zum Beispiel Metallmasken 450 platziert. Dann wird eine stabförmige Rakel 460, deren Längsrichtung mit einer Richtung senkrecht zum Zeichnungsblatt zusammenfällt, von einer Position auf der einen Metallmaske 450, dargestellt in 3(a), in Richtung auf die andere Metallmaske 450 in der durch einen Pfeil (b) dargestellten Richtung bewegt, während ein ungehärtetes erstes Harz 400 zugeführt wird. Die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 wird durch die untere Oberfläche der Rakel 460 nivelliert und bedeckt die gesamte Oberfläche des Substrats 100 vollständig, wobei es zwischen die elektronischen Komponenten 200 fließt. Ein Vakuumdrucken wird durchgeführt, nachdem das Substrat 100, die Metallmasken 450 und die Rakel 460 alle in einer (nicht dargestellten) Vakuumkammer platziert sind, wo ein Vakuum eingerichtet wurde. Dementsprechend können im ersten Harz 400 keine Hohlräume eingeschlossen werden. Falls die Rakel 460 wie in 3 gezeigt bewegt wird, ist die Distanz oder Höhe der Rakel 460 von dem Substrat 100 gewöhnlich konstant.
In dieser Ausführungsform ist die Dicke des ersten Harzes 400, mit anderen Worten die Höhe des ersten Harzes von dem Substrat 100, derart, dass das Dach 310 des Abtrennelements 300 darin eingebettet ist. Konkret beträgt die Dicke des ersten Harzes 400 über dem Dach 310 100 µm oder mehr.
Das erste Harz 400, das das Substrat 100 bedeckt, wird gehärtet, indem man es für einen geeigneten Zeitraum stehen lässt.
Man beachte, dass das Dach 310 des Abtrennelements die dort hindurch ausgebildeten Dachlöcher 311 aufweisen kann und die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 dort hindurch ausgebildete Seitenwandlöcher 321 aufweisen können. Das erste Harz 400 fließt, vor einem Aushärten, durch diese Löcher in die Seitenwände 320 des Abtrennelements.
Die in den Seitenwänden 320 des in 2(d) dargestellten Abtrennelements vorgesehenen Seitenwandlöcher 321 dienen dazu, eine Verbindung zwischen den Seitenwänden 320 des Abtrennelements und dem ersten Harz 400 zu verstärken, da das erste Harz 400 innerhalb der Seitenwandlöcher 321 gehärtet wird. Die Dachlöcher 311 im Dach 310 zeigen eine ähnliche Funktion.
Es ist erforderlich, dass das erste Harz 400 drei Eigenschaften aufweist, d.h. ein Penetrationsvermögen (welches eine Eigenschaft ist, bevor es gehärtet wird), um zu ermöglichen, dass das Harz 400 zwischen die elektronischen Komponenten 200 gelangt, eine Haftung an den elektronischen Komponenten 200 sowie dem Substrat und ein Anti-Verzugsmerkmal (was eine Eigenschaft ist, nachdem es gehärtet ist).
Um diese Eigenschaften des ersten Harzes 400 zu erreichen, ist es vorzuziehen, dass das erste Harz 400 die folgenden Charakteristiken aufweist. Falls das erste Harz 400 die folgenden Charakteristiken aufweist, werden die oben erwähnten Anforderungen an die Eigenschaften des ersten Harzes vor und nach einem Härten beide erfüllt.
Die Charakteristiken des ersten Harzes 400, die vorzugsweise erzielt werden, umfassen einen Gehalt von 80 Gew.-% oder mehr eines Füllstoffs in Bezug auf das Gesamtgewicht des den Füllstoff enthaltenden ersten Harzes, bevor es gehärtet wird, und einen linearen Expansionskoeffizienten (α1) von 11 ppm/TMA oder niedriger, einen linearen Expansionskoeffizienten (α2) von 25 ppm/TMA oder niedriger und einen Elastizitätsmodul bei 25°C von 15 GPa/DMA oder niedriger, nachdem es gehärtet ist.
Beispiele des ersten Harzes 400 mit den oben erwähnten Charakteristiken umfassen Harzzusammensetzungen (Produkt-ID: CV5385 (Warenzeichen)), die von Panasonic Corporation hergestellt und verkauft werden. Diese Harzzusammensetzungen enthalten zum Beispiel Kieselsäure (als Füllstoff), ein Epoxidharz, ein Härtemittel und ein Modifiziermittel. Die Harzzusammensetzung enthält eine Art von Harz. Daher ist die Hauptharzkomponente des ersten Harzes 400 in der vorliegenden Anmeldung ein Epoxidharz.
Wie oben erwähnt wurde, enthält das erste Harz 400 einen Füllstoff, und die oben erwähnten Harzzusammensetzungen (Produkt-ID: CV5385) enthalten einen Füllstoff. Die Menge des in diesen Harzzusammensetzungen enthaltenen Füllstoffs beträgt 83 Gew.-%, was die Anforderung von 80 Gew.-% oder mehr in Bezug auf das erste Harz 400 erfüllt. Der Füllstoff besteht aus einem Material mit einem kleinen linearen Expansionskoeffizienten und besteht typischerweise aus Kieselsäure. Um das Penetrationsvermögen des ersten Harzes 400 zu erreichen, kann überdies der Teilchendurchmesser des Füllstoffs 30 µm oder weniger betragen. Die in den oben beispielhaft aufgeführten zwei Harzzusammensetzungen enthaltenen Füllstoffe erfüllen beide diese Bedingungen.
Die oben beispielhaft dargelegten Harzzusammensetzungen haben einen linearen Expansionskoeffizienten (α1) von 11 ppm/TMA, einen linearen Expansionskoeffizienten (α2) von 25 ppm/TMA und einen Elastizitätsmodul bei 25°C von 15 GPa/DMA, nachdem sie gehärtet sind, welche die oben erwähnten bevorzugten Bedingungen erfüllen.
Obgleich nicht unbedingt erforderlich, wird dann der obere Bereich des ersten Harzes 400 entfernt. Dies dient hauptsächlich dem Zweck, die Dicke des ersten Harzes 400 auf dem Substrat 100 zu reduzieren, wodurch die Dicke der endgültigen gekapselten Schaltungsmodule reduziert wird. In dieser Ausführungsform wird ein Bereich des ersten Harzes 400 entfernt, der über einer durch eine gestrichelte Linie L in 1(e) dargestellten Position gelegen ist. Der Zustand, in welchem der oberhalb der gestrichelten Linie L gelegene Bereich des ersten Harzes 400 entfernt wurde, ist in 1(f) dargestellt.
In dieser Ausführungsform ist die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 nach der Entfernung des über der gestrichelten Linie L gelegenen Bereichs des ersten Harzes 400 parallel zu der einen Oberfläche des Substrats 100, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine Distanz besteht zwischen der oberen Oberfläche des Dachs 310 des Abtrennelements 300 und der oberen Oberfläche des ersten Harzes 400, nachdem der über der gestrichelten Linie L gelegene Bereich des ersten Harzes 400 entfernt worden ist, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Länge der Distanz in der Auf- und Abwärtsrichtung in 1 beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm.
In dieser Ausführungsform liegt die Distanz zwischen dem obersten Bereich einer elektronischen Komponente 200B, welche die höchste unter den elektronischen Komponenten 200 ist, und der oberen Oberfläche des ersten Harzes 400, nachdem der über der gestrichelten Linie L gelegene Bereich des ersten Harzes 400 entfernt worden ist, zwischen 30 µm und 80 µm, ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Verfahren zum Entfernen des über der gestrichelten Linie L gelegenen Bereichs des ersten Harzes 400 kann eine beliebige bekannter geeigneter Techniken sein. Beispielsweise kann das erste Harz 400 unter Verwendung einer Schneidmaschine wie etwa einer Fräsmaschine oder einer Schleif/Schneidmaschine wie etwa einer Vereinzelungsmaschine entfernt werden.
Als Nächstes wird, obgleich nicht notwendigerweise erforderlich, die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 (d.h. die dem Substrat 100 gegenüberliegende Oberfläche), welche zum Substrat 100 parallel ist, mit dem zweiten Harz 500 bedeckt, und das zweite Harz 500 wird gehärtet (1(g)). Der Grund dafür, dass die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 mit dem zweiten Harz 500 gedeckt wird, besteht darin, zu verhindern, dass der im ersten Harz 400 enthaltene Füllstoff sich aus dem ersten Harz 400 löst. Zumindest ein Bereich der oberen Oberfläche des ersten Harzes 400, der mit der später beschriebenen Abschirmschicht bedeckt werden soll, wird mit dem zweiten Harz 500 bedeckt.
Das zweite Harz 500 enthält keinen Füllstoff. Das Material des zweiten Harzes 500 wird so ausgewählt, dass das zweite Harz 500, nachdem es gehärtet ist, eine hohe Haftung am ersten Harz 400 aufweist. Beispielsweise kann ein Epoxidharz oder ein Acrylharz als ein Material des zweiten Harzes 500 verwendet werden. Um die Haftung des zweiten Harzes 500 am ersten Harz 400 zu erhöhen, nutzt man einfach eine gleiche Art von Harz wie dasjenige, das im ersten Harz 400 als eine Hauptharzkomponente enthalten ist, als das zweite Harz 500. Da die Hauptharzkomponente im ersten Harz 400 wie oben beschrieben ein Epoxidharz ist, ist es in dieser Ausführungsform möglich, ein Epoxidharz als das Material des zweiten Harzes 500 zu verwenden. In dieser Ausführungsform ist das zweite Harz 500 ein Epoxidharz, ist aber nicht darauf beschränkt.
Es ist besser, die Dicke des zweiten Harzes 500 so weit wie möglich in dem Maße zu reduzieren, dass die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind. Erstens sollte, da das zweite Harz 500 dazu beiträgt, den Füllstoff im ersten Harz 400 zu halten, es ausreichend dick sein, um dies zu ermöglichen. Zweitens sollte das zweite Harz 500 dick genug sein, um nicht einen Prozess einer Oberflächenaufrauung zu stören, welcher an einer Oberfläche des zweiten Harzes 500 durchgeführt werden kann, um die Haftung einer Metallbeschichtung an der Oberfläche des zweiten Harzes zu verbessern, da eine übermäßig dünne Schicht des zweiten Harzes 500 ein Problem der Oberflächenaufrauung hervorrufen kann. Es ist besser, dass das zweite Harz 500 in dem Maße so dünn wie möglich ist, dass diese Bedingungen erfüllt sind.
Das zweite Harz 500 in dieser Ausführungsform bedeckt die gesamte obere Oberfläche des ersten Harzes 400, ist aber nicht darauf beschränkt.
Die Technik, die verwendet wird, um die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 mit dem zweiten Harz 500 zu bedecken, kann eine beliebige bekannter Techniken sein. Beispielsweise kann die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 mit dem zweiten Harz 500 durch eine Sprühbeschichtung unter Verwendung einer Sprüheinrichtung bedeckt werden.
Das das erste Harz 400 bedeckende zweite Harz 500 wird gehärtet, indem man es für eine geeignete Zeitspanne stehen lässt.
Als Nächstes wird die Oberfläche des zweiten Harzes 500 aufgeraut. Ein Aufrauen der Oberfläche des zweiten Harzes 500 dient dem Zweck, zu ermöglichen, dass eine später beschriebene Abschirmschicht, die darauf abgeschieden wird, besser haftet, und wird folglich so durchgeführt, dass dieser Zweck erreicht wird. Aufrautechniken für Oberflächen von Harzen sind bekannt oder weitgehend bekannt, wie etwa ein Ätzen unter Verwendung einer starken Säure oder eines starken Alkali, und eine dieser Techniken kann genutzt werden, um die Oberfläche des zweiten Harzes aufzurauen.
Anschließend wird das Substrat 100 eingeschnitten (1(h)). Dieses Einschneiden ist ein Prozess zum Ausbilden eines rillenartigen Schnitts 100X durch das zweite Harz 500, durch das erste Harz 400 und im Substrat 100.
Der Bereich, wo der Schnitt 100X gebildet wird, ist ein Bereich mit einer vorbestimmten Breite über die Grenze zwischen den benachbarten Abschnitten 120. Die Tiefe des Schnitts 100X wird in dieser Ausführungsform so bestimmt, dass der Schnitt die Erdungselektrode 110 im Substrat erreicht, ist aber nicht darauf beschränkt. Als Folge ist nach dem Einschneidschritt der Rand der Erdungselektrode 110 auf dem Umfang jedes Abschnitts 120 freigelegt. Die Breite des Schnitts 100X liegt zum Beispiel zwischen 200 µm und 400 µm, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Breite des Schnitts 100X ist gemäß den Eigenschaften des ersten Harzes und der Breite einer Klinge der zum Einschneiden verwendeten Vereinzelungsmaschine bestimmt.
Der Einschneidschritt kann unter Verwendung einer bekannten Technik durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Einschneiden unter Verwendung einer vollautomatischen Vereinzelungssäge DFD641 (Warenzeichen), die von DISCO Corporation hergestellt und verkauft wird, ausgestattet mit einer eine geeignete Breite aufweisenden Schneide, durchgeführt werden.
Wenn ein Einschneiden durchgeführt wird bzw. eingeschnitten wird, besteht eine Distanz zwischen der seitlichen Oberfläche des ersten Harzes 400, die dadurch freigelegt wird, und den Seitenwänden 320 des Abtrennelements 300. Falls beispielsweise eine der Seitenwände 320 parallel zu einer der Seitenoberflächen des ersten Harzes 400 ist, beträgt die Distanz zwischen ihnen vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm. Falls die Seitenwand 320 zu der Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 nicht parallel ist, beträgt die Distanz zwischen der Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 und dem Rand der Seitenwand 320, der näher zur Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 liegt, vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm, ungeachtet davon, ob sie parallel zueinander sind.
In dieser Ausführungsform wird das Einschneiden an einer Stelle und mit einer Breite durchgeführt, womit diese Bedingung erfüllt werden kann.
Danach werden Bereiche des ersten Harzes 400, des zweiten Harzes 500 und des Substrats 100, welche im Folgenden beschrieben werden, mit einer Abschirmschicht 600 bedeckt (1(i)).
Die Abschirmschicht 600 dient dazu, wenn das endgültige gekapselte Schaltungsmodul genutzt wird, die elektronische(n) Komponente(n) 200 im gekapselten Schaltungsmodul vor den elektromagnetischen Wellen zu schützen, die von einer elektronischen Komponente oder Komponenten emittiert werden, die außerhalb des (der) gekapselten Schaltungsmoduls(-module) emittiert werden, oder eine elektronische Komponente oder Komponenten, die außerhalb des gekapselten Schaltungsmoduls gelegen sind, vor den elektromagnetischen Wellen zu schützen, die von der (den) elektronischen Komponente(n) 200 im gekapselten Schaltungsmodul emittiert werden.
Die Abschirmschicht 600 wird aus einem leitfähigen Metall gebildet, das zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen geeignet ist. Die Abschirmschicht kann eine einzige Schicht sein, oder sie kann zwei oder mehr Schichten aufweisen. Falls die Abschirmschicht 600 mehrlagig ist, kann das die jeweiligen Schichten bildende Metall verschieden sein.
Die Abschirmschicht 600 in dieser Ausführungsform weist zwei Schichten auf, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Abschirmschicht ist so ausgebildet, dass sie eine zweilagige Struktur aufweist mit einer ersten Metallabdeckschicht 610, die ein erstes Metall mit einer ausgezeichneten Abschirmeigenschaft gegen ein elektrisches Feld umfasst, und einer zweiten Metallabdeckschicht 620, die ein zweites Metall mit einer ausgezeichneten Abschirmeigenschaft gegen ein Magnetfeld umfasst (4). Als das erste Metall kann zum Beispiel Kupfer oder Eisen verwendet werden. Als das zweite Metall kann zum Beispiel Nickel verwendet werden. In dieser Ausführungsform werden, aber nicht darauf beschränkt, Kupfer und Nickel als das erste bzw. zweite Metall verwendet. Entweder die erste Metallabdeckschicht 610 oder die zweite Metallabdeckschicht 620 kann nach außen freigelegt sein. In dieser Ausführungsform ist, aber nicht darauf beschränkt, die zweite Metallabdeckschicht 620 nach außen freigelegt. Dies dient dem Zweck, eine Verschlechterung des Erscheinungsbildes zu vermeiden, wenn Kupfer als das erste Metall verwendet wird, da es als Folge natürlicher Oxidation schwarz wird.
Die Abschirmschicht 600 ist auf der Oberfläche des zweiten Harzes 500 sowie den Seitenoberflächen des ersten Harzes 400 und des Substrats 100 vorgesehen, welche durch das Einschneiden nach außen freigelegt wurden. Die Abschirmschicht 600 ist mit der Erdungselektrode 110 im Substrat 100 an der Seitenoberfläche des Substrats 100 elektrisch verbunden.
Die Abschirmschicht 600 kann durch Aufbringen einer ein Metallpulver enthaltenden Paste oder Metallbeschichten gebildet werden. Falls die Abschirmschicht 600 eine Multilayer ist, kann das Verfahren zum Bilden der einzelnen Schichten das Gleiche oder auch nicht sein. In dieser Ausführungsform werden die erste Metallabdeckschicht 610 und die zweite Metallabdeckschicht 620 unter Verwendung des gleichen Verfahrens gebildet.
Das Metallbeschichten kann entweder Nassbeschichten oder Trockenbeschichten sein. Beispiele der Nassbeschichtung umfassen stromloses Beschichten. Beispiele des Trockenbeschichtens umfassen eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Beispiele der Erstgenannten umfassen Sputtern und eine Vakuumdampfabscheidung, und Beispiele der Letztgenannten schließen thermische CVD und Foto-CVD ein.
Von diesen sollte Nassbeschichten unter Berücksichtigung der Kosten und dessen Fähigkeit, eine Restspannung in der Abschirmschicht 600 zu reduzieren, ausgewählt werden. Überdies kann das Nassbeschichten eine dickere Abschirmschicht 600 liefern, welche konkret von mehreren Mikrometern bis mehrere 10 Mikrometer reicht. Es ist folglich einfach, eine ausreichende Dicke zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen vorzusehen. Obgleich Nassbeschichten ein elektrolytisches Beschichten und stromloses Beschichten einschließt, ist es unter Berücksichtigung möglicher Schädigungen der elektronischen Komponenten in den zu prozessierenden gekapselten Schaltungsmodulen vorzuziehen, stromloses Beschichten zu nutzen, da das stromlose Beschichten keinen Fluss elektrischen Stroms durch Oberflächen der gekapselten Schaltungsmodule erfordert.
In dieser Ausführungsform werden die erste Metallabdeckschicht 610 und die zweite Metallabdeckschicht 620 beide, aber nicht darauf beschränkt, durch stromloses Beschichten geschaffen.
Das Substrat 100 wird schließlich entlang dem durch den Einschneidschritt geschaffenen Schnitt 100X in separate Abschnitte 120 zerschnitten (1(j)).
Der Zerschneidungsschritt kann unter Verwendung einer bekannten Technik durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Zerschneiden unter Verwendung der oben erwähnten vollautomatischen Vereinzelungssäge DFD641 (Warenzeichen), die mit einer eine geeignete Breite aufweisenden Schneide ausgestattet ist, durchgeführt werden.
Als Ergebnis können die gekapselten Schaltungsmodule entsprechend den Abschnitten des Substrats 100 erhalten werden.
Eine Querschnittsansicht eines gekapselten Schaltungsmoduls M, das unter Verwendung des oben erwähnten Verfahrens erhalten wird, ist in 5 dargestellt, und eine perspektivische Draufsicht des gekapselten Schaltungsmoduls M ist in 6 dargstellt.
Wie in 5 gezeigt ist, ist das Substrat 100 des gekapselten Schaltungsmoduls M zusammen mit den elektronischen Komponenten 200 mit dem ersten Harz 400 bedeckt. Die obere Oberfläche des ersten Harzes 400 ist mit dem zweiten Harz 500 bedeckt. Überdies sind die obere Oberfläche des zweiten Harzes 500, die Seitenflächen des ersten Harzes 400 und des zweiten Harzes 500 und die Seitenoberfläche des Substrats 100, die durch das Einschneiden freigelegt wurden, mit der Abschirmschicht 600 bedeckt. Die Abschirmschicht 600 umfasst, wie oben beschrieben, eine erste Metallabdeckschicht 610 und die zweite Metallabdeckschicht 620, welche mit der Seitenoberfläche der Erdungselektrode 110 im Substrat 100, wie in 5 gezeigt, elektrisch verbunden sind. Mit dem zweiten Harz 500 weist der Bereich der Abschirmschicht 600, der das erste Harz 400 bedeckt, wobei das zweite Harz 500 zwischen ihnen angeordnet ist, kein Problem eines Lösens auf, welches andernfalls aufgrund des Lösens des Füllstoffs aus dem ersten Harz 400 auftreten kann. Obgleich der Bereich der Abschirmschicht 600, der die Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 bedeckt, das erste Harz 400 ohne das dazwischen angeordnete zweite Harz bedeckt, haftet die Abschirmschicht 600 gut am ersten Harz 400, da die Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 als Folge des Einschneidschritts ziemlich aufgeraut ist und folglich kaum von der Seitenoberfläche des ersten Harzes getrennt wird.
Die elektronische Komponente 200A wird durch die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 auf deren beiden Seiten, durch die Abschirmschicht 600 auf deren beiden Seiten und durch das Dach 310 und die Abschirmschicht 600 auf deren oberer Oberfläche geschützt. Als Folge kann der Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der elektronischen Komponente 200A emittiert werden, auf die elektronische(n) Komponente(n) 200, die außerhalb der Abtrennung gelegen ist (sind), oder der Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der (den) elektronischen Komponente(n) 200 emittiert werden, die außerhalb der Abtrennung gelegen ist (sind), auf die elektronische Komponente 200A unterdrückt werden. Die gegen beliebige andere Komponenten abgeschirmte elektronische Komponente 200A innerhalb der Abtrennung ist nicht notwendigerweise eine einzelne Komponente. Stattdessen kann sie zwei oder mehr Komponenten sein.
Außerdem ist das Dach 310 des Abtrennelements 300 parallel zur oberen Oberfläche des Harzes 400, und zwischen ihnen besteht eine Distanz. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher vorzugsweise zwischen 80 µm und 120 µm. In dieser Ausführungsform beträgt die Distanz im Wesentlichen 100 µm.
Von den Rändern der Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 ist der linke Rand der Seitenwand, der in der horizontalen Richtung in 6 verläuft, parallel zur linken Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 des gekapselten Schaltungsmoduls M in 6, und zwischen ihnen besteht eine Distanz. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm. In dieser Ausführungsform beträgt die Distanz im Wesentlichen 100 µm.
Von den Rändern der Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 ist der untere Rand der Seitenwand, der in der vertikalen Richtung in 6 verläuft, parallel zur unteren Seitenoberfläche des ersten Harzes 400 des gekapselten Schaltungsmoduls M in 6, und zwischen ihnen besteht eine Distanz. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm. In dieser Ausführungsform beträgt die Distanz im Wesentlichen 100 µm.
<Modifizierte Version>
Ein gekapseltes Schaltungsmodul gemäß der modifizierten Version ist im Hinblick auf Struktur und Herstellungsverfahren im Allgemeinen identisch mit dem in der obigen Ausführungsform beschriebenen.
Der einzige Unterschied liegt in einer Struktur des Abtrennelements 300.
Das Abtrennelement 300 in der modifizierten Version ist wie in 7 gezeigt gestaltet.
Das Abtrennelement 300 in der modifizierten Version weist nur die Seitenwände 320 auf und hat kein Dach 310, welches im Abtrennelement 300 der oben erwähnten Ausführungsform eingeschlossen ist. Das Abtrennelement 300 in dieser Ausführungsform hat eine plattenartige Gestalt, ist aber nicht darauf beschränkt, und besteht aus vier rechtwinkligen Seitenwänden 320, die als ein Rechteck wie ein Bilderrahmen, von oben betrachtet, zusammengebaut sind, ist aber nicht darauf beschränkt.
Um die gekapselten Schaltungsmodule in der modifizierten Version herzustellen, werden die elektronischen Komponenten 200 an einer Oberfläche des Substrats 100 in der gleichen Weise wie in der oben erwähnten Ausführungsform angebracht.
Als Nächstes wird wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform das Abtrennelement 300 am Substrat 100 angebracht. Im Fall der modifizierten Version wird das Abtrennelement 300 am Substrat 100 mit der elektronischen Komponente 200A wie etwa einem Hochfrequenzoszillator, welcher starke elektromagnetische Wellen emittiert, oder der elektronischen Komponente 200A angebracht, welche vor elektromagnetischen Wellen geschützt werden muss, die von einer anderen elektronischen Komponente(n) 200 im gekapselten Schaltungsmodul emittiert werden, das durch die vier Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 umschlossen ist. Das untere Ende des Abtrennelements 300 ist wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform mit der Erdungselektrode 110 elektrisch verbunden.
Als Nächstes wird wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform die Oberfläche des Substrats 100, an das die elektronischen Komponenten 200 und das Abtrennelement 300 nötigenfalls angebracht sind, zusammen mit den elektronischen Komponenten 200 und dem Abtrennelement 300 mit dem ersten Harz 400 vollständig bedeckt, und das erste Harz 400 wird gehärtet.
Obgleich nicht wesentlich, wird anschließend der obere Bereich des ersten Harzes 400 wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform entfernt. In dieser modifizierten Version besteht eine Distanz zwischen der oberen Oberfläche des ersten Harzes 400, nachdem der obere Bereich des ersten Harzes 400 entfernt worden ist, und dem oberen Ende der Seitenwände 320 des Abtrennelements 300. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm.
Obgleich nicht zwingend erforderlich, wird als Nächstes die obere Oberfläche des ersten Harzes 400, die zum Substrat 100 parallel ist, mit dem zweiten Harz 500 bedeckt, und das zweite Harz 500 wird wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform gehärtet.
Wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform wird als Nächstes das Substrat 100 eingeschnitten. In der modifizierten Version besteht nach dem Einschneiden eine Distanz zwischen der Seitenoberfläche des ersten Harzes 400, die durch den Einschneidprozess freigelegt wurde, und den Seitenwänden 320 des Abtrennelements 300. Die Größe dieser Distanz wird später beschrieben.
Das erste Harz 400, das zweite Harz 500 und das Substrat werden dann mit der Abschirmschicht 600 an der Stelle, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, in einer zu der in der obigen Ausführungsform beschriebenen ähnlichen Art und Weise bedeckt.
Schließlich wird das Substrat 100 zerschnitten, um es entlang den Schnitten 100X, die durch das Einschneiden gebildet wurden, in einer zu der in der obigen Ausführungsform beschriebenen ähnlichen Art und Weise in die Abschnitte 120 zu teilen.
8 zeigt eine Querschnittsansicht eines gekapselten Schaltungsmoduls M gemäß der modifizierten Version, die unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens erhalten wird, und 9 zeigt eine perspektivische Draufsicht des gekapselten Schaltungsmoduls M.
Das gekapselte Schaltungsmodul M ist nahezu identisch mit dem gekapselten Schaltungsmodul M in der vorher erwähnten Ausführungsform. Die Unterschiede liegen in den folgenden Punkten.
Zunächst ist die im gekapselten Schaltungsmodul M enthaltene elektronische Komponente 200A von den vier Seiten durch die Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 umgeben und von oben mit der Abschirmschicht 600 bedeckt. Als Folge ist es möglich, den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der elektronischen Komponente 200A emittiert werden, auf die elektronische(n) Komponente(n) 200, die außerhalb der Abtrennung angeordnet ist (sind), oder den Einfluss der elektromagnetischen Wellen, die von der (den) elektronischen Komponente(n) 200 emittiert werden, die außerhalb der Abtrennung angeordnet ist (sind), auf die elektronische Komponente 200A zu unterdrücken.
Die oberen Enden der vier Seitenwände 320 des Abtrennelements sind zur oberen Oberfläche des ersten Harzes 400 parallel, und zwischen ihnen besteht eine Distanz. Die Distanz beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm.
Von den Rändern der Seitenwände 320 des Abtrennelements 300 sind die Ränder der linken und unteren Seitenwände in 9 parallel zu den linken und unteren Seitenoberflächen des ersten Harzes 400 des gekapselten Schaltungsmoduls M in 9, und zwischen ihnen bestehen Distanzen. Jede der Distanzen beträgt vorzugsweise 120 µm oder weniger und liegt eher bevorzugt zwischen 80 µm und 120 µm.
Bezugszeichenliste

100: Substrat
100X: Schnitt
110: Erdungselektrode
120: Abschnitt
200: elektronische Komponente
300: Abtrennelement
310: Dach
320: Seitenwand
400: erstes Harz
500: zweites Harz
600: Abschirmschicht

Claims

Gekapseltes Schaltungsmodul, umfassend: ein Substrat mit einer Erdungselektrode; zumindest zwei elektronische Komponenten, die auf einer Oberfläche des Substrats montiert sind, wobei zumindest eine der elektronischen Komponenten eine bestimmte elektronische Komponente ist, die gegen elektromagnetische Wellen von der (den) anderen elektronischen Komponente(n) abgeschirmt werden soll; eine erste Harzschicht, die ein erstes Harz umfasst, wobei die erste Harzschicht die Oberfläche des Substrats zusammen mit den elektronischen Komponenten bedeckt; eine Abschirmschicht, die gebildet wird, indem eine Oberfläche der ersten Harzschicht, eine Seitenoberfläche der ersten Harzschicht und eine Seitenoberfläche des Substrats bedeckt werden, wobei die Abschirmschicht mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist; und ein Abtrennelement, das eine Wand aufweist, die zwischen der bestimmten elektronischen Komponente und der (den) übrigen elektronischen Komponente(n) positioniert ist, wobei das Abtrennelement elektromagnetische Wellen abschirmen kann, wobei das Abtrennelement eine Wand aufweist, die vom Substrat ausgeht und die Oberfläche der ersten Harzschicht nicht erreicht, wobei eine Distanz zwischen einem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht besteht.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei eine Distanz zwischen dem oberen Ende der Wand und der Oberfläche der ersten Harzschicht 120 µm oder weniger beträgt.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 2, wobei das obere Ende der Wand und die Oberfläche der ersten Harzschicht zueinander parallel sind, wobei eine Distanz zwischen ihnen 120 µm oder weniger beträgt.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei das Abtrennelement ein mit dem oberen Ende der Wand verbundenes Dach aufweist, wobei das Dach im Wesentlichen parallel zum Substrat ist, wobei eine Distanz zwischen dem Dach und der Oberfläche der ersten Harzschicht besteht.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 4, wobei das Dach zur Oberfläche der ersten Harzschicht parallel ist, wobei eine Distanz zwischen ihnen 120 µm oder weniger beträgt.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei eine Distanz zwischen einem Seitenrand der Wand und der Seitenoberfläche der ersten Harzschicht besteht.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei die bestimmte elektronische Komponente ein Oszillator ist.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Wand ein Loch zum Verstärken einer Verbindung zwischen der Wand und der ersten Harzschicht aufweist, die auf beiden Seiten der Wand vorhanden ist.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei das Abtrennelement mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist.
Gekapseltes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei das Abtrennelement mit der Erdungselektrode elektrisch verbunden ist, indem ein unteres Ende der Wand des Abtrennelements mit der Erdungselektrode direkt in Kontakt gebracht ist.